15 tiristor SCR

RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)
4.1.

o TIRISTOR

IN1RODUCCION

La aparición del tiristor. o más concretamente rectifícador controlado de silicio ·S.C.R., ha
materializado
un cambio decisivo tanto en la concepción como en la realización de
inversores y conversores de potencia eléctrica.
Desde el punto de vista de su utilización, el S.c.R. vino inicialmente a sustituir al
tiratrón en loscircuitos empleados en electrónica industrial; en este sentido. puede decirse
que, como componente activo de los circuitos electrónicos, el S.C.R. representó un gran
adelanto respecto a aquél.
Si bien ambos componentes son semejantes en cuanto a su forma de actuar, no lo son
en sus· características eléctricas, en las que resulta muy superior el S.C.R, ni en sus
características mecánicas, donde elpeso, volumen y robustez no admiten competencia.

4.2.

DESCRIPCION BASICA

El S.C.R. está constituído por cuatro capas de silicio dopadas alternativamente
con
impurezas del tipo P y del tipo N, como se indica en la Figura 4.1 a, estando su símbolo
representado en la Figura 4.tb.
La región terminal Pz es el ánodo (A) y la otra región terminal N¡ el cátodo (K). La
puerta (G) se sitúa en la zonap¡.
Las situaciones o estados en los que se puede encontrar el S.c.R. vienen determinados
por la. polarización a la que esté sometido y, como su nombre indica (controlado),
mediante una señal exterior se le puede cambiar de uno a otro.
Con polarización inversa (A negativo respecto a K) las uniones U1 y U3 quedan
polarizadas inversamente; la corriente a través del dispositivo será debida a portadoresminoritarios, siendo muy pequeña y pudiéndose considerar casi nula para cualquier valor
de la tensión de polarización menor que la máxima inversa aplicable VBOR, a la que se
produce la ruptura por avalancha, con posibilidad de destrucción del componente. El
S.C.R. se comporta como un circuito abierto (Fig. 4.2a) y se dice que está en estado de
bloqueo inverso.

r,

U3

V2

Nz

V,

PI
Puerta

(G)NI

Cátodo
(a)

(K).

Figura 4.1.

(a) Constitución

interna del S.C.R.(b) Símbolo,

Con polarización directa (VA> VK) solamente la unión Uz queda polarizada inversamente, por 10 que la única corriente que circula por el dispositivo es la inversa de
saturación correspondiente y, también, muy pequeña hasta un valor de polarización VBO'
llamado de avalancha, ruptura o de cebado, en el que lacorriente a través del dispositivo
crece de forma abrupta, no siendo recomendable establecer dicha conducción por este
método. Hasta dicho valor VBO, el S.C.R. sigue comportándose
como un circuito abierto
(Figura 4.20), pero ahora se encuentra en el llamado estado de bloqueo directo.
Si con polarización directa se introduce una corriente en la puerta (G) que contribuya a
aumentar el tipo de portadores quepredominan en esa zona (siendo P1: la corriente será
positiva), se conseguirá que, por efecto de la difusión, aumente también el número de
portadores mayoritarios que constituirán
una corriente de elevado valor que cebará el
S.C.R., siendo ésta limitada exclusivamente por la impedancia exterior al dispositivo. El
S.C.R. se encuentra ahora en estado de conducción y se comporta casi como uncortocircuito (Fig, 4.2b) siendo la tensión VAK entre sus extremos muy pequeña (:::::1 V para
tiristores de media-baja potencia) y denominada
VT•

[/J:

(a)

(b)

Figura 4.2. Estados del S.C.R. (a) Bloqueo directo e inverso. (b) Conducción.
En la Figura 4.3, se hace otra representación equivalente del S.C.R. en la que éste se ha
desdoblado en dos partes desplazadas físicamente, pero que permaneceneléctricamente
conectadas. Este desdoblamiento se ha hecho con la intención de que el dispositivo pueda
considerarse como dos transistores en oposición (un PNP y un NPN), siendo las regiones
N2 y P, bases y colectores, a la vez y respectivamente, de ambos transistores.
E

B
N2

P2

I

e
r,

I

(A)

'--(G

N2

e

I

N¡

r,
B

(K
E

Figura 4.3. Circuito equivalente del tiristor.

Al polarizar el ánodo...